ASTM D3822 单纤维拉伸性能的测试
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ASTM D3822
单纤维拉伸性能的测试
1.范围
1-1 本标准规定了单根天然及化学纤维的拉伸性能的测试。
1-2 本标准适应于长丝或从短纤纱线、麻的粗纤维中抽取的短纤维的测定。对于存在卷曲的试样，应在测试之前除去其的卷曲状。
1-3 本标准中的纤维和长丝可以互换。
1-4 本标准适应用纱及其织物中抽取的纤维，但需注意纱及织物的生产会影响纤维的拉伸性能，因此这种已纺成纱或织成布的纤维和被生产之前的纤维性能是不一样的。
1-5 本标准可测定单纤维的断裂载荷及其伸长率。通过计算，也可得出断裂比强度、初始模量、和弦模量、正切模量、拉伸应力、断裂韧度。
1-6 本标准可测定纤维的干态及其湿态的性能。
1-7 随着试样长度的减短，其拉伸力可能会增加。但其测试精度也会降低，这时需增加试样的测试量，尤其是当需测试试样的伸长率时，因为试样太短其容易造成试样打滑及其夹持处的伸长。
1-8 本标准可用公制也可其它的为单位。
1-9 本标准没有涉及到安全方面的介绍。但希望在操作本标准前，应该建立一些与安全卫生有关的管理文件。
2.参考文献
2-1 ASTM D76纺织品拉伸强力机的说明；
2-2 ASTM D123纺织品的相关术语；
2-3 ASTM D578；玻璃纤维的规格说明；
2-4 ASTM D629纺织品定量分析法；
2-5 ASTM D1776纺织品测试的调湿；
2-6 ASTM D2258纱线测试取样规定；
2-7 ASTM D333化纤、纱条、麻的粗纤维测试取样规定；
2-8 ASTM D4848纺织品的强力、变形及相关指标的术语。
2-9 ASTM E178。
3.术语
3-1 定义
3-1-1断裂强力：将样品断裂时所加的zui大载荷。
3-1-2断裂比强度：断裂载荷时的比强度。
3-1-2-1 断裂比强度一般以gf/tex、mN/tex等表示其大小。
3-1-3断裂韧度：断裂韧度与从拉伸到断裂时，载荷——延伸曲线图面积大小成正比，一般可表示为每线密度所做的功（J）。
3-1-4和弦模量：应力——应变曲线图中应力与应变的比值一般以CN/ tex或gf/den为单位。
3-1-5相应伸长率。
3-1-6相应强力。
3-1-7伸长率：受拉伸其的伸长量与原长的比值。
3-1-7-1 在任何规定载荷或断裂时均可测定其相应的伸长率。
3-1-8断裂伸长率：载荷——延伸曲线图上，在断裂强力点其相应的伸长率。
3-1-9规定力下的伸长率：载荷——延伸曲线图中力下的伸长率。
3-1-10纤维：纺织品组成的基本元素，一般指其的长度是直径的100倍以上的物质。
3-1-11长丝：可任意长度的纺织纤维。
3-1-12长丝纱线：由长丝经过加捻而构成的纱线（也可不加捻）。
3-1-13规定伸长率下的强力：载荷——延伸曲线图中，规定伸长率下对应的强力。
3-1-14初始模量：在应力——应变曲线图中，从起始点到屈服点所对应的斜率。
3-1-14-1初始模量一般表达为CN/ tex。
3-1-15线密度：单位长度的重量。
3-1-15-1 纱密度一般用tex（g/km）表示较多，而旦（g/9km）用得较少。
3-1-16正割模量：纺织术语中一般不用，一般用和弦模量。
3-1-17正切模量：应力——应变曲线上，任一点的切线斜率所表示的应力变化与应变变化之比。
3-1-18比强度：在拉伸测试中，试样单位线密度上承受的强力。
4. 原理
4-1 采用CRE型拉伸强力机，将单纤维试样按一定的隔距夹于强力机夹钳上并按一定的速度拉伸直至其断裂，可获得载荷——延伸曲线，通过已知纤维的线密度可计算出试样的断裂比强度、初始模量、和弦模量、正切模量、拉伸应力、断裂韧度等。
5. 意义和实用性
5-1 本标准隔距长度一般为10mm，也可更长一点，其测试广泛应用于商业测试中。
5-1-1在商业上，一旦由于测试结果的不同而产生争执时，买卖双方应该做一些对比测试，以便查清两家实验室间的差异所在。建议选用机构作对比可能会更好。同时，两方选择的样品应保证一致，一般的做法是两方采用随机抽样的办法，以查清整个的水平情况。一旦发现两方有差异，应尽快纠正统一，否则必须向对方解释结果差异的原因。
5-2 通过纤维的断裂强力和其线密度算出的断裂比强度，伸长率有利于纤维及其zui终产品的生产，初始模量可测定纤维在屈服点以下的弹性性能等。
5-3 对于纤维的湿态测试，主要考虑有的纤维在潮湿时其的强力会下降，例如动物及再生纤维等。
6. 仪器及助剂
6-1 符合ASTM D76规定的CRE型拉伸强力机，其灵敏度需相当高以便记录其载荷——延伸曲线、应力——应变曲线。测试量程应选择在满量程的20-90%之间，介于50-90%之间。仪器也可采用不通过自动记录仪来记录及显示测试数据，仪器一般需配备水槽以便作湿态测试用。
6-2 夹钳：夹钳面应平整地夹持纤维试样并能尽可能减少其打滑。
6-2-1薄片：由塑料等构成的薄片作粘贴用。
6-2-2粘合剂 ：能将试样粘于薄片上并不会影响纤维的含湿量，这样薄片和粘合剂均要求能防水。
6-3 容器：浸湿试样用。
6-4 辅助装置：作数据收集及计算用。
6-5 面积测量装置：由积分元件组成，测试精度不可超过±1%。
6-6 夹钩：协助夹持试样用。
6-7 去离子水。
6-8 非离子润滑剂。
7. 取样
7-1 批样：可根据样品原料及买卖双方的说明，随机抽取所需的样品。也可参照ASTM D3333/ASTM D2258所描述取样。
注意：在取样的数量及其原则中，买卖双方应考虑由于包与包以及同一包装中的质量差异，在尽可能减少买卖双方的风险及保证质量的情况下，使得取样更合理
7-2 实验室取样：参照ASTM D333、ASTM D2258或买卖双方协商抽取所需数量的样品。
7-2-1对于短纤维：取50g样品。
7-2-2对于纱条：取1米或1码样品，注意其外观需干净、均匀。
7-2-3对于纱线：取至少1米或1码样品。
7-3 测试试样：对于每个样品随机抽取至少20根纤维试样。如果需测定标准偏差，应多取20个试样。对于双方对结果有争议时，需再取20个试样复测。
7-3-1如果是纱线需小心地退捻，一般是用夹子夹住试样的末端，小心地夹起所需测试数量的试样，对于有些不能立即测试的试样，可将试样先置于带有短绒毛的桌面上，注意试样和绒毛应便于区分。
8. 试样准备
8-1 根据ASTM D1577测定试样的线密度。
8-2 对于湿态不浸湿试样测试，将试样置于含去离子水的容器中，容器中装有含0.1%的非离子润滑剂的去离子水，让试样*浸湿。
8-2-1浸湿时间必须充分，一般以纤维的断裂强力及其伸长率不再有明显的改变为止。
8-2-2对于需作退浆处理的可*行退浆，但需注意不可影响纤维的正常物理性能，具体参照ASTM D629。
9. 仪器准备
9-1 选择适合纤维的测试量程。
9-2 根据厂家仪器说明校证仪器。
9-3 调节夹钳隔距为10mm，如需要也可为250mm，zui常用的隔距为10、20、25和250mm。
注意：一般而言隔距越长其的准确性越好。但是当进行不同实验室间的对比测试时，双方的隔距应一致。
9-3-1如果纤维试样采用薄片协助夹持，其隔距应是上下两薄片之间的距离。
9-4 根据表3选择测试速度。
表3 伸长速度
| 试样大概伸长率（%） | 伸长速度（每分钟的伸长百分比 % ） |
| <8 | 10 |
| 8-100 | 60 |
| >100 | 240 |
9-5 如果采用微处理数据收集系统，请根据厂家设置相关参数。
10. 调湿
10-1 根据ASTM D1776进行预调湿，直至平衡。
10-2 根据ASTM D1776进行调湿（温度21±1℃，相对湿度65±2%）直至平衡。
11. 测试程序
11-1 所有试样请在标准环境（温度21±1℃，相对湿度65±2%）条件下进行测试。
11-2 先将试样夹于上夹钳，让试样伸直但需注意不可造成伸长，注意试样必须伸直并沿受力方向夹持，若夹歪，则可能造成数据错误。
11-2-1对于湿态不浸湿试样，将试样从水中取出并立即夹好试样，应在2分钟之内完成测试。
11-2-2对于湿态浸湿试样，将试样夹于仪器上，并将试样浸于仪器水槽中，槽中为去离子水并含0.1%的非离子润滑剂，直至试样*浸湿，测试时需注意试样应浸于水中。
11-3 在夹持试样时，如果有的试样有弯曲，可以给予0.3到1.0CN/tex的预加张力以除去纤维上的弯曲。对于有的纤维其的弯曲程度较明显时，可参照ASTM D1577决定zui小的预加张力。如果采用上述预加张力的方式仍能看到弯曲，报告中需注明这种现象。
11-4 启动仪器，并记录数据。对于钢性较低的纤维较为明智的做法是启动前让纤维稍微松驰一点。
11-5 试样拉断以后，夹钳返回启动位置，并移去夹钳上断裂的纤维，以免影响下一个试样的测试。
11-6 测试完剩余的试样。
11-6-1如果试样在夹钳处断裂，滑动，或它原因造成试样的强力低于平均强力的20%，应舍弃这个结果并重取样测试。如果纤维出现打滑或在离夹钳3mm以内超过25%的试样断裂，那么夹钳应作如下参数调整：①夹钳加衬垫；②纤维在夹钳处的部位加做涂层；③夹钳表面作修整。上述参数的任何修整，报告中应注明。
11-7 通过适当的记录装置，记录相应的伸长率。
12 计算：
12-1 断裂强力（CN）
12-2 断裂比强度（CN/tex）= 断裂强力 / 纤维线密度。
12-3 试样有效长度（Le）
Le = 隔距+每一试样夹持的错误长度
12-4 伸长率；
12-5 初始模量；
12-6 和弦模量；
12-7 断裂韧度。
13. 报告
13-1 注明测试方法ASTM D3822，样品描述及取样方法。
13-2 报告以下信息：
13-2-1平均断裂强力；
13-2-2规定伸长率下的平均断裂比强度；
13-2-3在规定强力下的平均伸长率；
13-2-4平均初始模量；
13-2-5平均初始模量及其伸长率；
13-2-6正切模量：在应力应变曲线上任何一点的切线斜率所表示的应力变化与应变变化之比；
13-2-7拉伸应力及其伸长率；
13-2-8断裂韧度；
13-2-9标准偏差、变异系数；
13-2-10如需要，试样的有效长度；
13-2-11测试环境条件；
13-2-12对于湿态试样，注明是否浸湿、水的温度等；
13-2-13如需要注明载荷——延伸曲线图；
13-2-14试样数量；
13-2-15预加张力；
13-2-16仪器厂家及其型号；
13-2-17夹钳类型；
13-2-18衬垫类型，夹钳参数等；
13-2-19隔距大小，测试量程；
13-2-20如采用电脑取数据，请先校证其系统。
14. 精度和偏差
15.关键词：拉伸性能、拉伸测试、纺织纤维。